Карбонатитовые месторождения

КАРБОНАТИТОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Сёвит (Søvite) – кальцитовый карбонатит.

Close up of a søvite vein (calcite-carbonatite rock), showing bands og mafic minerals in the calcite, mainly mica of the biotite group. Photo taken 02.04.2007 by Peter Andresen.

Locality: Hydro Quarry, Hydro Vein, Fen Complex, Nome, Telemark, Norway

http://www.mindat.org/photo-128244.html
Карбонатиты являются относительно новым генетическим и промышленным типом месторождений, "канонизированным" в 50-х годах двадцатого века. Из них извлекают Ta, Nb, Zr, TR (лантан, церий, неодим и др), железные и фосфатные (апатит) руды, флогопит (вермикулит), флюорит, карбонатное сырье, а также Ti, U, Sr, Th, Pb, Zn, Mo, Cu и платиноиды, т. е. месторождения обычно являются комплексными. Бастнезит-паризит-монацитовые карбонатиты (Маунтин-Пасс, США) содержат основную долю мировых запасов редких земель (0.n - n % окислов TR в руде, до 20 % - в коре выветривания).



http://geology.csupomona.edu/drjessey/fieldtrips/mtp/mtnpass.htm

Руды карбонатитового месторождения Маунтин-Пасс, США

Carbonatite-related REE deposit Mountain Pass (San Bernardino County), California—USA.

a) Celestobaryte (ce), calcite (ca) and parisite (pa).

b) Carbonatite with barite, parisite and ankerite.
Месторождения ниобия содержат иногда до нескольких миллионов тонн Nb₂O₅ (содержание в руде в среднем 0.1-1 %, в коре выветривания - до 4.5 %). Запасы тантала составляют обычно несколько тысяч тонн при содержании Ta₂O₅ до 0.01-0.3 %). Важную роль играют апатит-магнетитовые карбонатитовые месторождения с форстеритом и флогопитом. Ковдор (Кольский п-ов) - несколько сотен миллионов тонн железной руды, содержание FeO 20-70 %, значительные запасы апатита (до 10-15 %P₂O₅, в коре выветривания - до 25 %), и флогопита.



Бастнезит

http://klopotow.narod.ru/mineral/gallery/carbonat/bastne_2.htm
Структурно-тектоническая позиция. Формирование массивов протекало преимущественно на окраинах древних платформ (этап ТМА) в зонах крупных глубинных разломов.

Источник расплава - верхняя мантия.

Время формирования. От позднего докембрия до кайнозоя включительно.

Рудоносные массивы формируются в течение 10-100 млн лет в два этапа - раннемагматический и позднемагматический. Первый разделяется на 3 стадии:

1) гипербазитовая (дуниты, перидотиты) (1350-1100 С);

2) ийолит-мельтейгитовая (щелочные породы от якупирангитов до уртитов) (1100-630 С);

3) нефелиновых сиенитов (750-620 С).

Позднемагматический или собственно карбонатитовый этап разделяется на 4 стадии:

1) кальцитовую (сёвитовую) (630-520 С);

2) магнезиокальцитовую (520-400 С);

3) доломит-кальцитовую (400-300 С);

4) доломит-анкеритовую (300-200 С).

Установлена четкая последовательность минералообразования: кальцит - доломит - анкерит (Ca(Mg, Fe)[CO₃]₂).

Карбонатиты обычно встречаются среди сложнопостроенных интрузивных комплексов (рис) ультраосновного щелочного состава кольцевого, или центрального типа. Подобное кольцевое строение массивов объясняется многоэтапным внедрением расплава различного состава. Карбонатиты всегда внедряются последними.

. Схематическая геологическая карта массива Ессей. Составил Л. С. Егоров с частичным использованием материалов А. А. Малышева

Окружающие массив породы рамы подвергаются метасоматическому процессу фенитизации. Фенитизация проявляется в замещении исходных минералов пород на альбит, K-Na-ПШ, нефелином, щелочными пироксеном и амфиболами. В эндоконтактах метасоматические изменения проявлены в виде возникновения нефелин-пироксеновых, пироксен-флогопитовых и пироксен-амфиболовых ассоциаций (по ранним магматическим породам).

Нефелиновый сиенит

1) магматический - кристаллизация из расплава;

2) гидротермальный - кристаллизация из раствора в пустотах

3) гидротермально-метасоматический - замещение минералов предшествующих стадий карбонатитового процесса;

4) автометаморфический - перекристаллизация ранних крупнозернистых пластинчатых карбонатов в мелкозернистый агрегат.
Выделяют шесть типоморфных рудных формаций карбонатитов:

1) перовскит-титаномагнетитовая (Гулинское месторождение);

2) камафоритовая (кальцит-апатит-форстерит-магнетитовая) (Ковдор);

3) редкометалльных пирохлоровых карбонатитов (Nb, Ta, Татарское месторождение, месторождения Канады, Бразилии и Африки);

4) редкоземельных карбонатитов (особенно TR цериевой группы; Чуктуконское рудное поле, месторождения Канады, США, Африки)

5) флюоритовых карбонатитов (Россия, Индия, Намибия);

6) сульфидоносных карбонатитов (Палабора, ЮАР).

Рудник Палабора

Вмещающие породы месторождения Палабора:

a) – массивные пироксениты

b) – полосчатые пироксениты

c) - фоскориты

Host rocks of the carbonatite-hosted vermiculite–(Fe)–Cu–P-REE deposit Palaborwa, South Africa. a) Massive pyroxenite enriched in diopside, phlogopite and vermiculite.

b) Banded pyroxenite composed of diopside, phlogopite, biotite and vermiculite. c) Magnetite-enriched foskorite.

В вертикальном разрезе карбонатитовых систем выделяют 4 фации глубинности.

1. Поверхностная, или вулканическая фация (0.0-0.5 км) представлена древними и современными вулканами (Африка). Лавы содового и кальцитового состава, температура кристаллизации около 540 С. Полезная минерализация есть (барит, апатит и др), но запасы небольшие.

Ol Doinyo Lengai, June 17, 2008

This little lava rapid shows that the viscosity of the lava is near that of water.

http://frank.mtsu.edu/~fbelton/01pic5b.html

2. Субвулканическая фация (0.5-1.5 км). Месторождения этой фации приурочены к корневым частям вулканов. Представлены более чем сотней массивов Африки (Чилва, Мрима и др), с высоким (0.3-1.5, в КВ - до 2 %) содержанием Nb₂O₅. Сюда же относятся Гулинский массив и Чангит в Маймече-Котуйской провинции, флюоритовые м-ния Индии и Намибии.

3. Гипабиссальная фация (1.5-6.0 км). Широко развиты силикатные карбонатитоиды (оливиновые, мелилитовые и монтичеллитовые породы). Собственно карбонатиты слагают не более 10 % объема тел поперечником 3-4 км. Оруденение приурочено к карбонатитоидам и имеет большой вертикальный размах. К этой группе относятся апатит-магнетитовые (Ессейское, Ковдор); перовскит-магнетитовые (Кугдинское); флогопитовые (Одихинча, Ковдор); редкоземельные (Маунтин-Пасс, США). С двухкилометровой глубины развиты редкометалльные, урановые и медные месторождения:

- гатчеттолитовые (U-пирохлор) и пирохлоровые (Na, Ca, Ce)₂(Nb, Ti ,Ta)₂O₆(O, OH, F) руды в карбонатитоидах и карбонатитах (Араша, Бразилия; Сокли, Финляндия);

- кальциртитовые (CaZr₃TiO₉)и бадделеитовые (ZrO₂) в карбонатитах (Ковдор);

- халькопиритовые (Палабора, ЮАР).

Схема геологического строения Ковдорского массива:

Geological scheme of the Kovdor massif, Murmansk region, Russia. According to Sulimov B.I., Kol'cova T.P., Nechaev S.A., Afanas'eva N.V., Dombrovskaya T.P. (Kovdor Mining Company).

Кристаллы магнетита и флогопита в кальците, образец 8,5 см. м-ние Ковдор.

Copyright © В. А. Слётов, 2005.

http://geo.web.ru/mindraw/cristall14.htm
4. Абиссальная (плутоническая) фация (6.0-12.0 км) представлена пироксенитами и карбонатитами, вмещающими редкометалльное оруденение (гатчеттолитовые, пирохлоровые, колумбитовые, паризит-бастнезитовые и монацитовые руды).
Физико-химические условия рудообразования
По данным геологических и экспериментальных исследований, минералообразующая среда представляла собой сложную низковязкую высококонцентрированную водную систему (200-600 г/л). Это - эндогенный рассол-расплав ("тяжелый флюид"). Главные компоненты:

- катионы: калий, натрий, кальций, стронций K, Na, Ca, Sr;

- анионы: хлориды, фосфаты, карбонаты (Cl, PO₄, CO₃).

Постоянно присутствуют углеводороды.

Отделение расплава-рассола происходило в завершающий этап становления щелочных комплексов, при этом в карбонатитовом расплаве концентрируются компоненты, не вошедшие в состав минералов силикатных пород.

По мере снижения температуры процесса формировались следующие рудные фации:

1) перовскит-флогопитовая - 650 С;

2) гатчеттолит-пирохлор-флогопитовая - 470 С;

3) пирохлоровая - 370 С;

4) колумбит-бастнезитовая - 260 С.

• 
  наличие ксенолитов ранее внедрившихся пород и пород "рамы";
  
• 
  термальный метаморфизм боковых пород;
  
• 
  типичные для интрузий формы тел;
  
• 
  излияние карбонатитовых лав;
  
• 
  полосчатость в карбонатитах как результат течения магмы.
  

Аргументы в пользу метасоматического генезиса:

• 
  интенсивное проявление метасоматоза (скарнирования и фенитизации) до образования карбонатитов;
  
• 
  образование зон прожилкования и штокверков с минеральным составом, аналогичным формирующимся синхронно крупным телам карбонатитов;
  
• 
  наличие в телах карбонатитов реликтов силикатных пород (карбонатизированных);
  
• 
  зависимость состава темноцветных и акцессорных минералов карбонатитов от состава замещаемых силикатных пород;
  
• 
  избирательный характер метасоматоза (ультраосновные породы замещаются легче сиенитов)
  
• 
  метасоматическая зональность в распределении минеральных ассоциаций на контакте карбонатитов и силикатных пород.
  

1) Приуроченность к массивам ультраосновных-щелочных пород и ассоциация со всеми разновидностями пород этого комплекса; форма тел.

2) Их возникновение не зависит от состава вмещающих пород ("рамы" интрузии).

3) Среди карбонатитов обычно наблюдаются реликты ультраосновных, щелочных пород, скарнов; почти все эти ксенолиты карбонатизированы.

4) Многостадийность формирования карбонатитов.

5) Наличие редкометалльной и редкоземельной минерализации в карбонатитах.

Бастнезит-(Ce) (зелено-желтый) с флюоритом и гематитом. Гидротермальная руда Ce, Fe, F. Баюнь-Обо, Внутр. Монголия, Китай. ~10х8 см. Образец: ФМ (Министерство геологии КНР). Фото: © А.А. Евсеев.